電網在人類經濟生產生活中的地位和作用越來越重要，電網正成為全球創(chuàng)新活動最活躍的領域之一，堅強環(huán)保的智能電網將為人類的可持續(xù)發(fā)展提供堅實的保障，建設堅強環(huán)保的智能電網也就成為人類今天面臨的最重要創(chuàng)新任務之一。配電網在電網中處于重要的地位，進行強有力的技術創(chuàng)新，加快建設堅強環(huán)保的智能配電網的步伐成為配電技術供應商和配電網建設企業(yè)的重要任務。誕生于20世紀70年代的環(huán)網柜為配電系統(tǒng)的建設提供了新的力量，配電技術供應商和應用單位在數十年來對環(huán)網柜進行了持續(xù)的創(chuàng)新和應用推廣，經過了數次具有重大意義的創(chuàng)新升級，在配電網絡系統(tǒng)中起到了日益突出的作用。
隨著科學技術的不斷進步，人類對配電產品的要求越來越高，環(huán)保、節(jié)能、智能、免維護、高可靠性和低成本等成為環(huán)網柜的發(fā)展方向，在這種背景下，固體絕緣環(huán)網柜應運而生。進入21世紀后，數家具有發(fā)明創(chuàng)造能力的中國民族企業(yè)在中國首創(chuàng)了固體絕緣環(huán)網柜這種全新的產品，為在新時期建設堅強環(huán)保的智能配電網提供了全新的技術支撐和產品保障。經過5年左右的積極推廣和應用，固體絕緣環(huán)網柜在我國正進入大規(guī)模推廣應用的階段，成為建設堅強環(huán)保的智能配電網的新主力。
環(huán)網柜的發(fā)展歷程
環(huán)網柜（環(huán)網供電單元，RMU）最早出現于1978年，當時德國Driescher公司在漢諾威工業(yè)博覽會上展出了世界上第一臺SF6環(huán)網柜，此后眾多公司開發(fā)出自己獨具特色的環(huán)網柜。
新生的環(huán)網柜用于分合負荷電流、開斷短路電流及變壓器空載電流，一定距離架空線路、電纜線路的充電電流，它起控制和保護作用，是環(huán)網供電和終端供電的重要開關設備。環(huán)網柜核心部件是負荷開關和熔斷器，具有結構簡單、體積小、價格低、可提高供電參數和性能以及供電安全等優(yōu)點。環(huán)網柜大量使用在城市電網的終端，配電方式靈活擴展性好，快速進入大規(guī)模應用，因而近年來獲得了很大的發(fā)展。
隨著環(huán)網柜的快速推廣應用，用戶對環(huán)網柜提出了新的要求，而隨著相關技術的進步，環(huán)網柜的設計、生產和制造技術也在不斷的發(fā)展和進步，采用的絕緣介質日益豐富，所覆蓋的電壓等級進一步拓寬。
環(huán)網柜的絕緣介質經歷了空氣絕緣、空氣和SF6氣體混合絕緣、SF6氣體全絕緣，最后到固體絕緣的過程。
空氣絕緣環(huán)網柜。這種環(huán)網柜以空氣為主絕緣，主開關采用產氣式、壓氣式或真空負荷開關，負荷開關有側裝和正裝，操作機構正面安裝?？諝饨^緣環(huán)網柜體積較大，主開關如選用真空負荷開關，設計時負荷開關前須再加上一個隔離開關。
空氣和SF6氣體混合絕緣環(huán)網柜。該產品主開關一般選用SF6負荷開關，設計時將其置于全密封的環(huán)氧樹脂或不銹鋼殼體中，內充低壓力的SF6氣體作為絕緣介質和滅弧介質。其他的一次高壓帶電部件如一次母排、一次連接電纜、電壓/電流互感器和避雷器等安裝在空氣中。空氣和SF6氣體混合絕緣環(huán)網柜具有優(yōu)異的電氣性能，開關柜體積要比同類型的空氣絕緣環(huán)網柜小很多，可實現三工位。開關柜功能齊全、組合方便且易于實現配網自動化。
SF6氣體全絕緣環(huán)網柜。該產品將高壓帶電導體（三工位開關和連接母線等）全部密封在充低壓力SF6氣體的不銹鋼殼體中，以SF6氣體作為絕緣與滅弧介質。不銹鋼外殼強度好、防腐能力強、散熱性能好并且可靠接地，能保證人身安全。為方便維護與更換，操作機構與高壓限流熔斷器安裝在空氣中。該環(huán)網柜還采用預制式硅橡膠絕緣的電纜終端實現電纜的插接，減小了體積，提高了安裝的方便性和維護的安全性。
固體絕緣環(huán)網柜。大約在2007年前后，國內企業(yè)率先推出了固體絕緣環(huán)網柜。該環(huán)網柜取消了壓力容器的應用，開關本體的內絕緣與滅弧采用真空介質，外絕緣采用絕緣筒固化開關部件，由封閉母線連接各個回路。絕緣筒采用固封極柱技術，將真空滅弧室、主導電回路和絕緣支撐等有機結合為一體，實現全絕緣、全密封和免維護結構。絕緣筒采用環(huán)氧樹脂材料制成，母線采用硅橡膠材料進行封裝。這種結構由于隔絕了空氣、水氣、灰塵及冷熱氣源，有效地減緩了電源體的腐蝕。
固體絕緣環(huán)網柜由北京雙杰電氣股份有限公司在國內率先提出，歷時2年7個月時間研制成功，填補了國內空白，獲得了國際發(fā)明專利和四項國內發(fā)明專利，國內其他的企業(yè)也陸續(xù)推出了這種產品。
建設堅強環(huán)保智能配電網的理想產品
現代配電網的新特點是安全、環(huán)保和智能，而固體絕緣環(huán)網柜采用極柱固封技術，取消SF6壓力氣體的應用，在安全、智能、靈活、環(huán)保、抗惡劣環(huán)境等方面較傳統(tǒng)環(huán)網柜都具有顯著提升，非常適合當前中國正在大力推進的堅強智能電網建設。
設備的安全是智能配電網安全穩(wěn)定運行和對社會可靠供電的重要基礎。目前最常用的充氣環(huán)網柜是SF6氣體環(huán)網柜，以六氟化硫為絕緣介質，在實際運行過程中，經常會遇到漏氣問題，對開關的運行造成極大的隱患和危險。相對高壓GIS設備集中便于管理，充氣環(huán)網柜因其分布廣，實際運行中難以進行全方位的監(jiān)督管理，也給運行帶來隱患。固體絕緣環(huán)網柜在結構原理上完全取消了SF6氣體及相應氣箱部件，采用絕緣套筒固化開關部件，由封閉母線連接各個回路，整體實現全封閉全絕緣。從制造上來講，相與相是分隔；從電氣學來講，相間不會短路。它沒有壓力氣箱、泄壓閥、防滑部件等，真正實現了免維護。
堅強是智能電網的基礎和保障。固體絕緣環(huán)網柜相比SF6環(huán)網柜具有突出的抗惡劣環(huán)境能力，在嚴寒、高原、潮濕、強風沙等惡劣環(huán)境下，適應性優(yōu)勢明顯。遇到零下40多度的天氣時，SF6環(huán)網柜的SF6會液化，氣箱內的氣壓也隨之變低，導致絕緣和滅弧性能下降。處于海拔高的位置時，SF6環(huán)網柜因大氣壓力的減小箱體自動膨脹，產生漏氣，造成短路。固體絕緣環(huán)網柜完全沒有這方面的顧慮。固體絕緣環(huán)網柜把整個機構全封裝，外面沒有傳動部件，在強風沙環(huán)境中可放心使用。在沿海或者高潮濕地區(qū)環(huán)網柜最怕彈簧、齒輪等生銹導致設備的無法使用，固體絕緣環(huán)網柜通過鹽霧試驗箱，模仿高鹽高潮濕情況下的生銹測試，最后證明二十年、三十年內不會出現生銹狀況。
作為轉變電網發(fā)展方式的一次重大創(chuàng)新，智能電網對環(huán)保也提出了嚴格的要求。目前現在所運行中壓全密封環(huán)網柜90%以上都依靠SF6氣體作為絕緣介質，這種氣體在充氣、運行、回收中不可避免地會存在泄漏和排放，成為大氣環(huán)境中的一大污染源。世界各國紛紛立法，減少甚至禁止在電力設備中的SF6的使用。固體絕緣環(huán)網柜從原理制造上完全與六氟化硫氣體無關，為配電網設備領域的減排環(huán)保提供了基礎保證，十分符合智能電網建設要求的。
配網自動化的改造，自動化控制必須要實現電動控制。充氣環(huán)網柜手動與電動結構完全不一樣，將手動模式改為電動模式，極為困難。目前諸多的充氣SF6環(huán)網柜無法適應配網自動化改造的需要。固體絕緣環(huán)網柜極具智能性，現場可以根據用戶需求引接PT電源。電纜接頭可實現在線監(jiān)測，給用戶現場的溫度值，同時數據到達控制終端，運行維護加強，為用戶解決很多實用問題。固體絕緣環(huán)網柜負荷開關瞬時分斷，為多級配網自動化提供保障。
經過5年的設計、制造能力的提升和小規(guī)模的應用，固體絕緣環(huán)網柜得到了各方的重視，并獲得了可貴的一線工程應用經驗。2010年，西藏各供電局在老城區(qū)電網改造中購置了30臺北京雙杰電氣股份有限公司生產的固體絕緣環(huán)網柜，使用兩年多沒有出現過一起安全事故，創(chuàng)造了環(huán)網柜在高寒地區(qū)穩(wěn)定運行的奇跡。固體絕緣環(huán)網柜完全適應高原地區(qū)氣候環(huán)境使用，相比傳統(tǒng)的SF6環(huán)網柜，其抗高寒等惡劣環(huán)境能力優(yōu)勢明顯。
近期，固體絕緣環(huán)網柜列入國家電網公司1285號文件及國家電網公司“十二五”規(guī)劃，并成為國家電網公司的企業(yè)標準，規(guī)定在新增的環(huán)網柜投資中固體絕緣環(huán)網柜要達到一定的比重。另一方面，以北京雙杰電氣股份有限公司為代表的國內固體絕緣環(huán)網柜生產制造企業(yè)已具備了較強的研發(fā)和制造能力，走在世界的前列。
中國配電市場的固體絕緣環(huán)網柜正進入大規(guī)模推廣應用的時期，將在智能配電網的建設中扮演突出的角色，成為堅強環(huán)保智能電網建設的新興主力軍。
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